Un cross-over entre la matière nucléaire ordinaire et le plasma de quarks et gluons (PQG) est prédit par la QCD sur réseau à bas PB et haute température. Expérimentalement les collisions d'ions lourds ultrarelativistes sont utilisées pour étudier cet état dense et chaud. Produits lors d'un processus dur en début de collision, un parton de grande énergie en perd dans le milieu avant de fragmenter en une gerbe de hadrons appelée jet. Une étude de la modification de la structure et de la fragmentation du jet dans le milieu par rapport au vide permet d'améliorer notre connaissance du PQG. Les fonctions de fragmentation (FF) d'un jet décrivent les distributions en impulsion des hadrons dans ce dernier. Dans les collisions proton-proton (pp), leur mesure est importante pour comprendre les mécanismes de fragmentation de partons. Dans les collisions noyau-noyau, elle permet d'étudier les mécanismes de perte d'énergie. Cependant, la présence d'un important bruit de fond qui fluctue rend la mesure complexe. Il a alors été suggéré de mesurer les moments des FF qui y seraient moins sensibles. Le détecteur ALICE au LHC a des capacités de trajectométrie uniques permettant la mesure des particules chargées jusqu'à des impulsions de 150 MeV/c rendant possible une étude fine de la structure du jet et de ses FF. Les calorimètres électromagnétiques (EMCal et DCal) peuvent aussi être utilisés pour améliorer la mesure de l'énergie du jet. Nous présentons les mesures des FF des jets chargés et les premières études des moments des FF dans les collisions pp à .s=2.76 TeV dans ALICE. Une partie du travail est aussi dédiée à l'implémentation de la géométrie de DCal dans le logiciel d'analyse. / A cross-over between ordinary nuclear matter and a state of deconfined quarks and gluons, the Quark Gluon Plasma (QGP), is predicted by lattice QCD at low PB and high temperature. Experimentally, ultra-relativistic heavy ion collisions are used to produce and to study the hot and dense QGP medium. Produced in a hard scattering at the early stage of the collision a highly energetic parton is expected to lose energy in the medium before fragmenting into a spray of hadrons called jet. A study of the modification of the jet structure and of its fragmentation pattern in medium compared to the vacuum case should provide insights into the QGP properties. The jet fragmentation functions (FF) describe the momentum distribution of hadrons inside a jet. In proton-proton (pp) collisions their measurement is important for understanding the mechanisms of parton fragmentation while it can shed light on the energy loss mechanisms in nucleus-nucleus (AA) collisions. However, the presence of a large fluctuating background in AA makes the measurement a challenging task. The use of FF moments has been proposed to overcome this difficulty. The ALICE detector at the LHC has unique tracking capabilities enabling to measure charged particles down to transverse momenta of 150 MeV/c. This allows assessing possible modifications of the jet structure and FF. The electromagnetic calorimeters (EMCal and DCal) can also be used to improve the measurement of the jet energy. We present the measurements of charged-jet FF and the first studies of FF moments in pp collisions at .s=2.76 TeV in ALICE. Part of the work is also dedicated to the implementation of the DCal geometry in the ALICE offline software.

The ALICE (A Large Ion Collider Experiment) detector at the CERN Large Hadron Collider (LHC) is dedicated to studying the deconfined medium called the quark-gluon plasma (QGP), which is formed at extreme energy densities in heavy-ion collisions. ALICE can study hadrons, photons, electrons and muons up to the highest multiplicities expected at the LHC and down to very low transverse momentum (p_T ~ 30 MeV/c) by employing excellent particle identification (PID) and tracking over a broad momentum range (p ~ 100 MeV/c – 100 GeV/c). It consists of the central barrel which covers mid-rapidity (|y|< 0.9) and the Muon Spectrometer covering the forward rapidity region (2.5<y<4). The Muon Spectrometer detects dimuons decaying from heavy quarkonia (e.g. J/Ψ) which are hard, penetrating probes as well as high-p_T single muons from W^± bosons which are initial-state observables. These probes are essential tools for determining medium induced effects and studying the initial conditions of the interaction. The W^± boson has a high mass of M_W = 80.385 ± 0.015 GeV and is therefore formed in the early stages of the collision. It decays to single muons (μ^±←W^±) which are detected in the high-p_T region (30 – 80 GeV/c). The high centre-of-mass energies (√s) obtained during proton-proton (pp) and lead-lead (Pb-Pb) collisions at the LHC are sufficient for the formation of the W^± boson. Due to the increase in luminosity for the LHC in 2011 it is now thought possible to perform a data analysis of the W^± boson in ALICE. The results can then be compared to previous performance studies and to results from other LHC experiments (ATLAS, CMS and LHCb). As a first requirement of the analysis, the effect of the alignment of the Muon Spectrometer has to be determined. Misalignment of the Muon Spectrometer could result in a systematic uncertainty in the measurement of the muon track, thereby influencing the efficiency of the detector. By analysing simulations of W^± boson signals generated with PYTHIA in pp collisions at √s = 8 TeV with ideal and residual misalignment configurations of the detector, these alignment effects on the p_T and pseudorapidity (η) distributions, as well as the ratio (μ^+←W^+)/(μ^-←W^- ) (charge asymmetry) were studied using the AliROOT framework. It was found that the misalignment does cause a systematic uncertainty in the p_T distributions and charge asymmetry, especially in the region p_T > 40 GeV/c where the systematic uncertainty grows above 50 %. Analyses of Pb-Pb collisions conducted in 2011 at √(s_NN ) = 2.76 TeV were then performed on data reconstructed with original alignment information and data refitted with improved alignment information. They were compared to establish the effect of alignment on the single muon distributions. The improved alignment has a limited effect in the high-p_T region and therefore also on possible W^± boson studies. Due to lack of statistics at high-p_T the W^± boson signal and the nuclear modification factor (R_AA) could not be extracted, but it is foreseen that the extraction will later be possible with the use of 2012 pp and Pb-Pb data. / Dissertation (MSc)--University of Pretoria, 2013. / Physics / unrestricted

L’étude des mécanismes de production des quarkonia (J/ψ or Υ) dans les collisions proton-proton (pp) est intéressante car elle nécessite de prendre en compte les aspects perturbatifs et non perturbatifs de la ChromoDynamique Quantique (QCD). La production de quarkonia en fonction de la multiplicité des particules chargées a été mesurée pour la première fois dans les collisions pp avec le détecteur ALICE au Grand collisionneur de hadrons (LHC). Ces mesures présentent une corrélation non triviale qui peut conduire à une meilleure compréhension du mécanisme d’interaction partonique multiple dans l’état initial de la collision ainsi que des effets collectifs possibles dans les petits systèmes. L’étude du dernier échantillon de données enregistré au LHC en collisions pp aux énergies les plus élevées jamais atteintes en laboratoire (√s=13 TeV) permettra d’étudier des événements à forte multiplicité. Avec ALICE, les quarkonia sont mesurés jusqu’à des impulsions transverses nulles. Les charmonia (J/ψ, cc̄ ) sont détectés par leur désintégration en diélectrons à mi-rapidité (|y|< 0.9) et en dimuons en rapidité vers l’avant (2.5 < y < 4). Les bottomonia (Υ, bb̄) sont détectées par leur décroissance en dimuons en rapidité vers l’avant. La multiplicité des particules chargées est mesurée à l’aide de segments de traces avec le détecteur de silicium à pixels pour |η|< 1. Dans cette thèse, nous présenterons les premières mesures réalisées avec ALICE des productions relatives d’Υ(1S) et Υ(2S) en fonction de la multiplicité des collisions pp à √s =13 TeV. Nous discuterons du rapport relatif des Υ(2S) par rapport aux Υ(1S) en fonction de la multiplicité des particules chargées. La comparaison entre les J/ψ et les Υ(1S) mesurés en rapidité avant en fonction de la multiplicité sera également examinée. Ces études permettront d’examiner la dépendance possible de la corrélation mesurée avec les différentes masses des quarkonia considérés et les différents types de contenus en quark. La dépendance du domaine en rapidité et de l’énergie de la collision sera également considérée. / The study of quarkonium (J/ψ or Υ) in proton-proton (pp) collisions is interesting as both perturbative and non perturbative aspects of Quantum ChromoDynamics (QCD) are involved in the production mechanism. The quarkonium production as a function of charged-particle multiplicity has been measured in a pp collisions with ALICE detector at the Large Hadron Collider (LHC). They exhibit a non-trivial correlation that can lead to a better understanding of the multi-parton interaction mechanism in the initial state of the collision as well as possible collective effects in small systems. Thestudy of latest data sample recorded at the LHC in pp collisions at the highest collision energies everreached in the laboratory (√s = 13 TeV) will allow to investigate high multiplicity events. In ALICE,quarkonia are measured down to zero transverse momentum. Charmonia (J/ψ, cc̄) are detected viatheir decay into di-electrons at mid-rapidity (|y|< 0.9) and dimuons at forward rapidity (2.5 < y < 4).Bottomonia (Υ, bb̄) are detected via their decay into dimuons at forward rapidity. Charged-particlemultiplicity is measured using track segments in the silicon pixel detector in |η|< 1. In this thesis, we will present the first ALICE measurements of relative Υ(1S) and Υ(2S) productions as a function of multiplicity in pp collisions at √s =13 TeV. We will discuss the ratio of the relative Υ(2S) overΥ(1S) as a function of charged-particle multiplicity. The comparison between the relative J/ψ andΥ(1S) yields measured at forward rapidity as a function of multiplicity will also be discussed. This will provide insight of possible dependence of the measured correlation with different mass and quark contents as well as the evolution with rapidity range and the collision energy.